氨基酸调控美拉德反应体系中PhIP与吡嗪类化合物的形成机制及预测模型研究

本研究通过建立美拉德反应模型系统，揭示了碱性L-组氨酸和中性L-脯氨酸对有害化合物2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑[4,5-b]吡啶（PhIP）和风味吡嗪类化合物的双重调控作用。实验表明，添加20-100 mg/L L-组氨酸可在230°C加热条件下实现PhIP降低18.75-58.69%，同时增加吡嗪类化合物66.85-88.97%。基于此建立的偏最小二乘（PLS）回归模型对PhIP（R2c和R2p > 0.73）和吡嗪类化合物（R2p > 0.77）均表现出强预测性能，为食品热加工安全调控提供了新策略。

　　

Highlight

本研究系统探究了碱性L-组氨酸与中性L-脯氨酸在美拉德反应模型中的双重调控机制。结果显示，碱性氨基酸在抑制有害化合物PhIP形成（降幅18.75-58.69%）的同时，能显著提升风味吡嗪类物质（增幅66.85-88.97%）。基于此开发的偏最小二乘（PLS）回归模型对PhIP（R²c和R²p > 0.73）及吡嗪类化合物（R²p > 0.77）均具优异预测性能。

Reagents and materials

实验采用多伦多研究所提供的PhIP标准品（≥ 99%），其余试剂如肌酐（≥ 98%）、葡萄糖（≥ 98%）及L-组氨酸（≥ 98%）均购自Sigma Aldrich和上海源叶等供应商，储存条件严格遵循规范。

Generation of PhIP in different amino acid systems

如图1所示，PhIP浓度随加热时间（5-30分钟）延长而增加。与对照组（1.64-21.27 ng/mL）相比，20-100 mg L-组氨酸使PhIP降至1.15-19.46 ng/mL，而L-脯氨酸虽提升吡嗪含量75.01-92.31%，却导致PhIP超标。

Conclusion

L-组氨酸（20-100 mg）能同步实现PhIP抑制与风味增强，而L-脯氨酸的高剂量使用存在食品安全风险。该研究为平衡食品加工安全与风味品质提供了理论依据。

（注：翻译部分已省略文献引用标识及图示说明，专业术语保留原文大小写并标注英文缩写，上下标使用规范表示）